EL AGUA, UN COMPUESTO INORGÁNICO
Esta sustancia siempre es indispensable para la existencia y desarrollo de todos los tipos de vida. El agua se presenta en tres estados físicos: líquido, sólido y gaseoso.
Debido a que no sufre cambios apreciables durante su utilización biológica, en muchas ocasiones no se le da importancia; sin embargo, gracias a ella se llevan a cabo las diferentes reacciones bioquímicas que sustentan la vida. La principal función biológica del agua se basa en su capacidad para disolver sustancias o mantener otras en suspensión o en forma coloidal, y en seguida se describen:
Solución: Sistema homogéneo que consta de un disolvente y uno o varios solutos, en el cual no podemos distinguir su separación. Por ejemplo, en el agua de mar las sales son solutos y el agua es el solvente.
Coloide: Sistema intermedio, es decir, entre homogéneo y heterogéneo con una fase dispersa y otra dispersora; a simple vista presenta el efecto Tyndall (dispersión de la luz). Los coloides son importantes, ya que 90% de la materia viva se encuentra en este estado. Por ejemplo, el protoplasma celular, humor vítreo y el plasma sanguíneo.
Suspensión: Sistema heterogéneo que consta de dos fases: dispersa y dispersora, y es posible distinguir la separación de una con la otra. Por ejemplo, agua y arena; la fase dispersora es el agua y la fase dispersa, la arena.
La diferencia entre los tres sistemas está determinada por el tamaño de las partículas. La mayoría de los organismos contienen gran cantidad de agua; en algunos casos puede constituir hasta 95% de su peso (ejemplo, las medusas); cerca de 70% del cuerpo humano es agua y solamente ciertos tejidos, como huesos, pelos y dientes, contienen una baja concentración de ella.
El cuerpo humano pierde agua de manera continua a través de diferentes medios como el sudor, la orina, la respiración y las heces; el hombre requiere recuperar aproximadamente 1.5 litros de agua como mínimo al día para efectuar todas sus funciones biológicas en forma adecuada. Una pérdida de 10% del contenido de agua es causa de enfermedad y una pérdida de 20% puede causar la muerte.
Estructura de la molécula del agua
La molécula del agua no es lineal, es altamente polar; constituida por dos átomos de hidrógeno unidos por enlace covalente con un átomo de oxígeno que forma una estructura tridimensional. Los dos átomos de hidrógeno se unen a uno de oxígeno e integran una molécula de forma irregular, pues los átomos de hidrógeno quedan a los lados del oxígeno en un ángulo de 104.5º, produciéndose una desigual distribución de las cargas eléctricas.
La electronegatividad del oxígeno hace a la molécula de agua muy polar; además de que la hace capaz de formar puentes de hidrógeno con otras moléculas de agua y con diferentes biomoléculas, como proteínas y carbohidratos principalmente. Los puentes de hidrógeno que se forman entre moléculas de agua son muy débiles comparados con los enlaces covalentes que existen entre los átomos de oxígeno e hidrógeno, pero son muchos los que permiten que estabilicen estructuras en proteínas y ácidos nucleicos.
La temperatura tiene un efecto muy importante sobre la intensidad de interacción que existe entre las moléculas de agua, de tal manera que a bajas temperaturas se favorecen los puentes de hidrógeno, mientras que a altas se inhibe su formación. El hielo tiene 100% de puentes de hidrógeno, mientras que el vapor de agua carece de ellos.
Las funciones biológicas del hombre se efectúan normalmente en un intervalo de temperatura muy corto, alrededor de 37°C, que es la temperatura del cuerpo humano; se considera que a esta temperatura se conservan de 35 a 47% de puentes de hidrógeno.
Propiedades físicas del agua
El agua es inodora, incolora, insípida y transparente, siendo la única sustancia en estado natural sobre la Tierra en abundancia y en sus tres estados al mismo tiempo (líquido, sólido y gaseoso), siempre y cuando la temperatura sea de 0.098°C y la presión sea de 4.58 mm de mercurio. A este fenómeno se le denomina punto triple del agua.
A continuación estudiaremos sus características físicas:
Densidad: El agua se comporta diferente a los demás líquidos (ya que éstos se contraen al enfriarse y se congelan alcanzando su máxima densidad), en tanto que el agua alcanza su máxima densidad a los 4ºC sin congelarse y esta densidad es de 0.9999, o sea, prácticamente 1.0, valor que se considera como valor patrón de comparación para las densidades de los demás líquidos.
Gracias a los puentes de hidrógeno, el estado sólido presenta separación entre las moléculas y, por tanto, su densidad es menor que la del agua líquida, por lo que flota en ella. Esta característica permite la vida acuática en zonas frías, ya que en lagos, ríos y mares de estas zonas se forma una capa de hielo en la superficie al descender la temperatura, la cual protege el agua situada bajo ella de los descensos térmicos del exterior.
Punto de ebullición y de congelación: Son muy altos, lo que permite que exista en estado líquido en una amplia gama de temperaturas y favorece la existencia de seres vivos en ambientes con temperatura extrema.
Calor específico. Éste es muy alto y permite que el agua, cuando se encuentra en grandes extensiones y volúmenes, sea regulador de la temperatura ambiental. En un organismo realiza los cambios en la temperatura corporal.
Calor latente de vaporización. Es el número de calorías requerido para transformar un gramo de líquido a vapor. Al ser elevado convierte el agua en un termorregulador en los organismos tanto vegetales como animales.
Capilaridad. Es el resultado tanto de la cohesión como de la adhesión del agua y se manifiesta en fenómenos como la ascensión del agua de la raíz a las hojas de las plantas.
Cohesión. Es la fuerza de unión entre dos partículas de la misma naturaleza.
Adhesión. Es la fuerza de unión entre dos partículas de distinta naturaleza.
Disociación. En el agua líquida, además de moléculas de agua (aisladas o agrupadas por puentes de hidrógeno), existe una pequeña proporción de moléculas disociadas en sus iones.
En el agua pura la concentración de los iones +H e -OH es la misma, por lo que resulta neutra. El pH en este caso es de 7.0, un pH menor de este valor indica acidez y mayor alcalinidad. En los fluidos biológicos, las variaciones del pH afectan en gran medida la actividad de muchas moléculas.
Éste es el caso de las proteínas y, en concreto, de las enzimas. Por ello, en el transcurso de la evolución, los seres vivos han adquirido mecanismos que mantienen constante el pH: son los sistemas tampón o amortiguadores.
Esta sustancia siempre es indispensable para la existencia y desarrollo de todos los tipos de vida. El agua se presenta en tres estados físicos: líquido, sólido y gaseoso.
Debido a que no sufre cambios apreciables durante su utilización biológica, en muchas ocasiones no se le da importancia; sin embargo, gracias a ella se llevan a cabo las diferentes reacciones bioquímicas que sustentan la vida. La principal función biológica del agua se basa en su capacidad para disolver sustancias o mantener otras en suspensión o en forma coloidal, y en seguida se describen:
Solución: Sistema homogéneo que consta de un disolvente y uno o varios solutos, en el cual no podemos distinguir su separación. Por ejemplo, en el agua de mar las sales son solutos y el agua es el solvente.
Coloide: Sistema intermedio, es decir, entre homogéneo y heterogéneo con una fase dispersa y otra dispersora; a simple vista presenta el efecto Tyndall (dispersión de la luz). Los coloides son importantes, ya que 90% de la materia viva se encuentra en este estado. Por ejemplo, el protoplasma celular, humor vítreo y el plasma sanguíneo.
Suspensión: Sistema heterogéneo que consta de dos fases: dispersa y dispersora, y es posible distinguir la separación de una con la otra. Por ejemplo, agua y arena; la fase dispersora es el agua y la fase dispersa, la arena.
La diferencia entre los tres sistemas está determinada por el tamaño de las partículas. La mayoría de los organismos contienen gran cantidad de agua; en algunos casos puede constituir hasta 95% de su peso (ejemplo, las medusas); cerca de 70% del cuerpo humano es agua y solamente ciertos tejidos, como huesos, pelos y dientes, contienen una baja concentración de ella.
El cuerpo humano pierde agua de manera continua a través de diferentes medios como el sudor, la orina, la respiración y las heces; el hombre requiere recuperar aproximadamente 1.5 litros de agua como mínimo al día para efectuar todas sus funciones biológicas en forma adecuada. Una pérdida de 10% del contenido de agua es causa de enfermedad y una pérdida de 20% puede causar la muerte.
Estructura de la molécula del agua
La molécula del agua no es lineal, es altamente polar; constituida por dos átomos de hidrógeno unidos por enlace covalente con un átomo de oxígeno que forma una estructura tridimensional. Los dos átomos de hidrógeno se unen a uno de oxígeno e integran una molécula de forma irregular, pues los átomos de hidrógeno quedan a los lados del oxígeno en un ángulo de 104.5º, produciéndose una desigual distribución de las cargas eléctricas.
La electronegatividad del oxígeno hace a la molécula de agua muy polar; además de que la hace capaz de formar puentes de hidrógeno con otras moléculas de agua y con diferentes biomoléculas, como proteínas y carbohidratos principalmente. Los puentes de hidrógeno que se forman entre moléculas de agua son muy débiles comparados con los enlaces covalentes que existen entre los átomos de oxígeno e hidrógeno, pero son muchos los que permiten que estabilicen estructuras en proteínas y ácidos nucleicos.
La temperatura tiene un efecto muy importante sobre la intensidad de interacción que existe entre las moléculas de agua, de tal manera que a bajas temperaturas se favorecen los puentes de hidrógeno, mientras que a altas se inhibe su formación. El hielo tiene 100% de puentes de hidrógeno, mientras que el vapor de agua carece de ellos.
Las funciones biológicas del hombre se efectúan normalmente en un intervalo de temperatura muy corto, alrededor de 37°C, que es la temperatura del cuerpo humano; se considera que a esta temperatura se conservan de 35 a 47% de puentes de hidrógeno.
Propiedades físicas del agua
El agua es inodora, incolora, insípida y transparente, siendo la única sustancia en estado natural sobre la Tierra en abundancia y en sus tres estados al mismo tiempo (líquido, sólido y gaseoso), siempre y cuando la temperatura sea de 0.098°C y la presión sea de 4.58 mm de mercurio. A este fenómeno se le denomina punto triple del agua.
A continuación estudiaremos sus características físicas:
Densidad: El agua se comporta diferente a los demás líquidos (ya que éstos se contraen al enfriarse y se congelan alcanzando su máxima densidad), en tanto que el agua alcanza su máxima densidad a los 4ºC sin congelarse y esta densidad es de 0.9999, o sea, prácticamente 1.0, valor que se considera como valor patrón de comparación para las densidades de los demás líquidos.
Gracias a los puentes de hidrógeno, el estado sólido presenta separación entre las moléculas y, por tanto, su densidad es menor que la del agua líquida, por lo que flota en ella. Esta característica permite la vida acuática en zonas frías, ya que en lagos, ríos y mares de estas zonas se forma una capa de hielo en la superficie al descender la temperatura, la cual protege el agua situada bajo ella de los descensos térmicos del exterior.
Punto de ebullición y de congelación: Son muy altos, lo que permite que exista en estado líquido en una amplia gama de temperaturas y favorece la existencia de seres vivos en ambientes con temperatura extrema.
Calor específico. Éste es muy alto y permite que el agua, cuando se encuentra en grandes extensiones y volúmenes, sea regulador de la temperatura ambiental. En un organismo realiza los cambios en la temperatura corporal.
Calor latente de vaporización. Es el número de calorías requerido para transformar un gramo de líquido a vapor. Al ser elevado convierte el agua en un termorregulador en los organismos tanto vegetales como animales.
Capilaridad. Es el resultado tanto de la cohesión como de la adhesión del agua y se manifiesta en fenómenos como la ascensión del agua de la raíz a las hojas de las plantas.
Cohesión. Es la fuerza de unión entre dos partículas de la misma naturaleza.
Adhesión. Es la fuerza de unión entre dos partículas de distinta naturaleza.
Disociación. En el agua líquida, además de moléculas de agua (aisladas o agrupadas por puentes de hidrógeno), existe una pequeña proporción de moléculas disociadas en sus iones.
En el agua pura la concentración de los iones +H e -OH es la misma, por lo que resulta neutra. El pH en este caso es de 7.0, un pH menor de este valor indica acidez y mayor alcalinidad. En los fluidos biológicos, las variaciones del pH afectan en gran medida la actividad de muchas moléculas.
Éste es el caso de las proteínas y, en concreto, de las enzimas. Por ello, en el transcurso de la evolución, los seres vivos han adquirido mecanismos que mantienen constante el pH: son los sistemas tampón o amortiguadores.
